水文地質(zhì)調(diào)查科技發(fā)展與應(yīng)用

鐘航順

（廣東省有色金屬地質(zhì)局水文地質(zhì)隊(duì)，廣東 廣州 510800）

水文地質(zhì)調(diào)查是巖土工程勘察的重要組成部分，隨著現(xiàn)代化建設(shè)理念的改變，逐漸由“過渡開發(fā)”向“綠色集約型”轉(zhuǎn)變，加之水文地質(zhì)調(diào)查科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，不僅使得調(diào)查技術(shù)手段向多樣化轉(zhuǎn)變，而且調(diào)查內(nèi)容更加豐富，如技術(shù)方面的地球物理技術(shù)、遙感技術(shù)的廣泛應(yīng)用；調(diào)查內(nèi)容從單一的地下水類型、補(bǔ)徑排條件等逐漸向水質(zhì)污染等領(lǐng)域發(fā)展[1]?；诖?，本文結(jié)合工作經(jīng)歷，以某地區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查工作為例，分析水文地質(zhì)調(diào)查過程中科技發(fā)展與應(yīng)用，為推動(dòng)該技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供幫助。

1 地球物理方法的應(yīng)用

水文地質(zhì)調(diào)查與巖土工程調(diào)查是相輔相成的過程，二者具有較多的相似性，如對(duì)研究區(qū)深部斷裂構(gòu)造的調(diào)查工作。斷裂構(gòu)造對(duì)巖土工程地質(zhì)條件影響較大，也是主要的導(dǎo)水構(gòu)造和儲(chǔ)水構(gòu)造[1]。因此，在水文地質(zhì)調(diào)查過程中常用地球物理方法對(duì)深部構(gòu)造進(jìn)行分析，如某地區(qū)地球物理探測(cè)剖面，從L1測(cè)線的地震縱波反射時(shí)間剖面圖可以得出：①覆蓋層，T0波組以上的地層，主要為坡積土、淤泥、粉細(xì)砂及全強(qiáng)風(fēng)化基巖等組成，T0界面以上的地層平均層速度取1500m/s；②中（微）風(fēng)化巖，T0波組以下的地層，為中風(fēng)化基巖至新鮮基巖，中風(fēng)化巖面埋深在26.0m～49.2m之間，根據(jù)速度分析結(jié)果和相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，T0界面以下的地層層速度取2500m/s～3500m/s；③依據(jù)L1時(shí)間剖面中反射波組錯(cuò)斷、產(chǎn)狀突變、反射波組零亂和不連續(xù)現(xiàn)象，初步判斷該線有四個(gè)異常點(diǎn)，可能是斷裂構(gòu)造影響區(qū)域引起的波組異常；進(jìn)而可推斷出斷裂構(gòu)造的空間分布規(guī)律以及與地下水的相互關(guān)系，為進(jìn)一步總結(jié)調(diào)查區(qū)水文地質(zhì)條件中的補(bǔ)徑排規(guī)律提供依據(jù)。

2 遙感地質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用

表1 研究區(qū)遙感解譯斷裂一覽表

遙感地質(zhì)技術(shù)是以衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，根據(jù)不同波段所反映的內(nèi)容分析調(diào)查區(qū)地表水系分布規(guī)律、斷裂構(gòu)造分布特征以及組合規(guī)律，分進(jìn)一步分析地表水體、地下水補(bǔ)徑排條件提供支撐[2]。如某地區(qū)利用調(diào)查區(qū)的遙感影像進(jìn)行構(gòu)造遙感解譯，經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)處理過程得出共解譯出11條斷裂，按照展布方向可分為北東向、北西向、近東向和近南北向四組（表1），調(diào)查區(qū)主要受北東向恩平—新豐深斷裂帶之海陵—蒼城斷裂影響，北東向斷裂較發(fā)育。根據(jù)遙感影像解譯斷層特征以及地表水系分布規(guī)律，就可以對(duì)調(diào)查區(qū)地表水與地下水的補(bǔ)徑排條件進(jìn)行研究。

3 鉆探技術(shù)的應(yīng)用

在基本了解調(diào)查區(qū)域的導(dǎo)水構(gòu)造以及儲(chǔ)水構(gòu)造的基礎(chǔ)上，要進(jìn)行鉆探工程的驗(yàn)證。因此，鉆探工程不僅是分析巖土層結(jié)構(gòu)的主要手段，而且是分析斷層破碎帶是否是深部?jī)?chǔ)水構(gòu)造或者導(dǎo)水構(gòu)造的主要方法之一[3]。如某區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查過程中施工的鉆孔資料：①YJCDD8號(hào)孔在孔深33.0m～43.8m中見到平崗斷裂破碎帶，該破碎帶呈灰色，以斷層泥為主，巖土芯呈土柱狀、砂狀、碎塊狀，泥狀，裂隙特別發(fā)育，碎塊巖性為混合巖碎塊，垂直寬度10.8m，說明了平崗斷裂形成后又有劇烈活動(dòng)；②YJCDD11號(hào)孔在孔深31.9m～37.4m、42.3m～46.8m中見到二條石英脈，該石英脈呈灰白色，裂隙較發(fā)育，頂?shù)酌媾c圍巖接觸面見有擦痕；52.4m～57.1m中見到一條硅化砂巖破碎帶，說明了平崗斷裂形成后又有劇烈活動(dòng)；③YJCDD9號(hào)孔在孔深35.2m～40.3m中見到一層破碎帶，該破碎帶呈灰色，巖芯呈砂狀、角礫狀、泥狀、塊狀，風(fēng)化裂隙非常發(fā)育，角礫成分為與圍巖相同為條帶狀混合巖，巖質(zhì)新鮮，垂直寬度5.1m；在孔深78.6m～90.8m中見到白銀樹河—新沙圍斷裂主破碎帶，該破碎帶上部（78.6m～80.6m）為條帶狀的混合巖，呈碎塊狀、短柱狀，裂隙非常發(fā)育；中部（80.6m～84.8m）其充填物為灰色粉砂和少量淤泥質(zhì)土，并夾雜少量混合巖化的塊石；下部（84.6m～90.5m）為石英巖，呈灰白色，碎塊狀、砂狀、角礫狀，其風(fēng)化裂隙非常發(fā)育，其垂直寬度達(dá)12.2m，說明了平崗斷裂形成后又有劇烈活動(dòng)。從上述3個(gè)鉆孔的資料可以得出如下結(jié)論：①根據(jù)鉆孔巖芯不同深部的巖土體結(jié)構(gòu)變化，查清了調(diào)查區(qū)巖土體結(jié)構(gòu)組成成分以及特征；②根據(jù)鉆孔巖芯顯示，調(diào)查區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，但是斷層中地下水活動(dòng)跡象不明顯，說明潛水面深度大于鉆孔深度，也意味著上述斷裂并不是調(diào)查區(qū)主要的導(dǎo)水構(gòu)造；③地下水與地表水的補(bǔ)給通道不是上述揭露的斷層，而且其他通過；此外，揭露的斷層對(duì)地表水的下滲具有較好的排泄作用，即儲(chǔ)水性能較低。

4 水文地質(zhì)調(diào)查在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

水文地質(zhì)調(diào)查在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的應(yīng)用是今后發(fā)展的方向之一，隨著“綠水青山就是金山銀山”發(fā)展理念的不斷推行，明顯的加強(qiáng)調(diào)了研究區(qū)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的工作，如通過對(duì)調(diào)查水文地質(zhì)條件的分析，進(jìn)而提出如下建議：由于調(diào)查區(qū)地表水資源豐富，且吸水方便，與使用地下水比較，使用地表水更為經(jīng)濟(jì)，因而地下水利用不多；區(qū)內(nèi)的地下水開采，以淺層（松散巖類孔隙水、基巖裂隙水）、分散水量為主，降水入滲補(bǔ)給充分，未形成區(qū)域性水位降落漏斗，也未出現(xiàn)因地下水開采引起的其它危害性環(huán)境地質(zhì)問題。

水文地質(zhì)調(diào)查過程中對(duì)地表水體和地下水的污染調(diào)查是重中之重，也是關(guān)系民生生活的重要環(huán)節(jié)[4]。因此，在水文地質(zhì)調(diào)查過程常常對(duì)調(diào)查區(qū)地表水體進(jìn)行有機(jī)類含量、重金屬含量等進(jìn)行分析，綜合評(píng)判水質(zhì)，如根據(jù)某地區(qū)地表水系系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知：影響水質(zhì)污染指標(biāo)主要是有機(jī)類（高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、生化需氧量、氨氮、總磷和陰離子表面活性劑LAS），而重金屬（銅、鎳、鎘、鉛、鋅）、硒、汞、氰化物、揮發(fā)酚、硫化物、六價(jià)鉻和石油類全年基本未檢出或接近檢出限，說明調(diào)查區(qū)水源受生物污染程度不嚴(yán)重，對(duì)調(diào)查區(qū)內(nèi)地下水源還未構(gòu)成嚴(yán)重污染；但在調(diào)查區(qū)內(nèi)淺層水因埋藏淺，受人類活動(dòng)影響，局部地段含氦氮超過生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)1.3mg/L～13.3mg/L，說明已造成輕微污染，因此，必須加強(qiáng)衛(wèi)生防護(hù)和防止水質(zhì)繼續(xù)被污染。

人類活動(dòng)對(duì)地表水體和地下水的水質(zhì)影響較大，如土壤。自然狀態(tài)下土壤中的化學(xué)組成物質(zhì)與當(dāng)?shù)氐膸r石組成成分相近，對(duì)當(dāng)?shù)氐乇硭偷叵滤挠绊戭愋洼^為單一。但是隨著人類對(duì)土壤的利用和社會(huì)工業(yè)化發(fā)展，使得土壤成分發(fā)生較大變化，如根據(jù)某調(diào)查區(qū)多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查成果數(shù)據(jù)，選擇研究區(qū)表層土壤的有益、有害元素和pH等理化性質(zhì)進(jìn)行土壤質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估。調(diào)查區(qū)表層土壤As、Cd、Cr、Pb、Hg、Ni、Cu、Zn各元素平均含量分別為4.68mg/kg、0.08 mg/kg、34.3 mg/kg、29.5 mg/kg、0.09 mg/kg、10.0 mg/kg、14.0 mg/kg和39.7mg/kg，與中國(guó)土壤平均含量相比，調(diào)查區(qū)土壤Pb和Hg表現(xiàn)出明顯富集，富集系數(shù)分別為1.28和2.25，而As、Cd、Cr、Pb、Hg、Ni、Cu、Zn則相對(duì)貧乏，富集系數(shù)分別為0.47、0.89、0.53、0.39、0.58、0.58，說明調(diào)查區(qū)土壤重金屬元素超標(biāo)率及超標(biāo)程度較輕，鎘、鉻、汞、鎳、鉛和鋅超標(biāo)率及超標(biāo)程度輕，綜合認(rèn)為土壤健康環(huán)境質(zhì)量總體很好，土壤環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)良好。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水文地質(zhì)調(diào)查在發(fā)展過程中以現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)和先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)為主，地下水與地表水的運(yùn)移、儲(chǔ)閉、交換等與構(gòu)造系統(tǒng)關(guān)系密切，尤其是深大斷裂帶往往是區(qū)域性水文循環(huán)的主要導(dǎo)水構(gòu)造。因此，在水文地質(zhì)調(diào)查過程中，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，如地球物理探測(cè)技術(shù)、遙感地質(zhì)技術(shù)以及鉆探技術(shù)等。在今后的發(fā)展過程中，水文地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容逐漸趨于多元化，根據(jù)調(diào)查目的的不同側(cè)重點(diǎn)不同，如水文地質(zhì)調(diào)查在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中的綜合應(yīng)用等。